OpenGL顶点坐标与纹理坐标

引言

这里先给自己打个广告，前些天闲来无事，在GitHub Pages上搭建了个博客，基于Jekyll模板搭建的，参考了码志作者的博客模板，在此表示感谢。同时欢迎大家来我的博客捧场。

顶点坐标系

这里不说Android的坐标系，只分析OpenGL的坐标系，而且本文只分析二维坐标系，三维坐标系不在分析范围。

在分析OpenGL顶点坐标系之前，我们先来看一张图。

OpenGL_ coordinate.jpg

图中是一个手机的截屏，屏幕中央有一张图片，图片的中间是可见区域，四周的半透明区域为非可见区域，可见区域为控件GLSurfaceView。

坐标系说明

图中标出了四个坐标系。红色坐标系和白色坐标系不用说大家应该都知道。分别是屏幕坐标系，和GLSurfaceView控件的坐标系。坐标原点都是左上角，向右为x正轴，向下为y正轴。剩下的紫色坐标系，大家应该能够猜到，它就是OpenGL的世界坐标系，OpenGL的定点坐标就是以该坐标系作为参考。另外一个橙色坐标系待会再说明他是做什么用的。

OpenGL世界坐标系以绘图区域的中心点为坐标原点，向右为x正轴，向上为y正轴。另外，OpenGL世界坐标系中的点是用(-1,1)之间的浮点数来表示的，即绘图区域边缘四个顶点的坐标，从左上角顺时针依次是，(-1,1)、(1,1)、(1,-1)、(-1,-1)，如图所示。

OpenGL相关函数说明

图中的绘图区域比GLSurfaceView控件本身大，这个是怎么设置的呢？我们来看下面这个函数：

GLES20.glViewport(int x, int y, int width, int height);  

该方法用来设置GLSurfaceView控件的绘图区域，有四个参数，前两个参数用来确定绘图区域与控件边缘的偏移，后两个参数确定绘图区域的宽和高。

既然前两个参数是一个坐标点，它就应该有一个参考坐标系，上面我们在分析图中的坐标系的时候，还剩了一个橙色坐标系没有分析，它就是用来确定绘图区域偏移的坐标系。

该坐标系以GLSurfaceView控件左下角为坐标原点，向右为x正轴，向上为y正轴。所以，确定该绘图区域的函数调用参数应该是这样的：

GLES20.glViewport(-270, -270, 810, 1440);  

实际应用

在实际应用中，通常是用float一维数组来给定绘制顶点组合，如下：

//定义顶点坐标
float[] coordinate = new float[]{
    -1.0f, -1.0f,     //左下角坐标
     1.0f, -1.0f,     //右下角坐标
    -1.0f,  1.0f,     //左上角坐标
     1.0f,  1.0f      //右上角坐标
}

上面的数组是android中进行OpenGL绘制时经常用到的顶点坐标数组，该数组定义了四个顶点，对应于glViewport确定的绘制区域的四个角。

纹理坐标系

先简单描述一个场景，在绘图区域中贴一张图片。首先，顶点坐标是确定的，如上文中提到的coordinate数组。然后就是纹理坐标了，其实纹理坐标很好理解，它的坐标系以纹理左下角为坐标原点，向右为x正轴方向，向上为y轴正轴方向。他的总长度是1。即纹理图片的四个角的坐标分别是：(0,0)、(1,0)、(0,1)、(1,1)，分别对应左下、右下、左上、右上四个顶点。

如果使用整张纹理素材进行贴图，则传如下坐标数组：

float[] TEXTURE_NO_ROTATION[] = {
        0.0f, 1.0f,//左上角
        1.0f, 1.0f,//右上角
        0.0f, 0.0f,//左下角
        1.0f, 0.0f,//右下角
};

如果只想取纹理的上半部分，则传入坐标数组如下：

float[] TEXTURE_NO_ROTATION[] = {
        0.0f, 0.5f,//左上角
        1.0f, 0.5f,//右上角
        0.0f, 0.0f,//左下角
        1.0f, 0.0f,//右下角
};

大家会发现，取纹理上半部分，传的确是下半部分的坐标，同时，纹理坐标点与顶点坐标点也是上下颠倒的。这个具体逻辑不是很清楚，曾经在一个帖子中看到一个大神解释说是因为android读取图片的方式不同导致的。这种读取方式使得一张图片读取到内存中，会出现上下翻转，如果真的是这样，你在处理纹理坐标时，先在大脑中将图片上下翻转一次，在按正常逻辑来选取纹理区域，应该就会清晰多了。

作者也是初学OpenGL编程，对OpenGL坐标系理解的也不是很深刻，在学习与实践中，了解了一些，记录了下来，一是方便以后回顾，二是给一些对OpenGL坐标系概念模糊的同学一点点指引。

以上内容难免会有错误，如发现错误还请留言指正。欢迎与大家共同探讨，共同进步。